Inwazje biologiczne Karolina Bacela-Spychalska Katedra Zoologii Bezkręgowców i Hydrobiologii
był sobie ekosystem
? I co dalej
Etapy inwazji Przybyć Przeżyć Rozmnożyć się Rozprzestrzenić
Zasada 1 z 10 przybyć A B
Zasada 1 z 10 przeżyć A B
rozmnożyć się Zasada 1 z 10 A B
rozprzestrzenić Zasada 1 z 10 A B
I co dalej? wytworzenie nowych zależności w ekosystemie A B
śmierć lub niewola transport nieudana introdukcja udana Etapy inwazji biologicznej Reguła 1 / 10 zasięg lokalny rozszerzanie zasięgu mały duży wpływ na środowisko ludzka percepcja
Zależność matematyczna E = I x S E = liczba gatunków na danym terenie I= liczba gatunków introdukowanych S = przeżywalność
Jaki jest wpływ gatunków inwazyjnych? pozytywny? negatywny? neutralny?
Wpływ gatunku inwazyjnego interakcje na poziomie osobników i populacji (cykl życiowy, etologia) zależności na poziomie dynamiki populacji (zagęszczenie, wzrost populacji) zmiany genetyczne (hybrydyzacje, dobór) wpływ na strukturę zespołu (różnorodność, sieć troficzna) wpływ na ekosystem (produkcja pierwotna, obieg biogenów)
Racicznica zmienna (Dreissena polymorpha) ~1825
Lough Key, Irlandia Przejrzystość - OT Chlorofil - OT Fosfor - MT 9 km 2 Lucy i in. 2005
Lough Key, Irlandia Przejrzystość - OT Chlorofil - OT Fosfor - MT 9 km 2 Racicznica 34 miliardy osobników Filtrowanie całej pojemności jeziora 10 dni Lucy i in. 2005
http://www.iop.krakow.pl/gatunkiobce/default.asp?nazwa=opis&id=24&je=pl
Dreissena polymorpha zagęszczenie nawet do 1 000 000 os / m 2
pokarm dla wielu gatunków ryb, pijawek konkurencja z gąbkami, chruścikami osiedlanie się na żywych organizmach (Unionidae, Odonata) makrobentos nowe siedliska dla fauny pokarm dla detrytusożerców zooplanktonożercy fitoplanktonożercy fitoplankton przejrzystość wody makrofity perifiton śmiertelność detrytusożercy fauna ryb makrobentos
Dreissena polymorpha Larwy ważek Anodonta anatina
Dikerogammarus villosus
Zasięg występowania Dikerogammarus villosus w Europie 2010 2009
Dikerogammarus villosus wektor pasożytów np. mikrosporidów drapieżnictwo (inne Amphipoda, makrobezkręgowce, jaja ryb) konkurencja np. o kryjówki drapieżnictwa przez ryby na innych Amphipoda
Invasional meltdown
Procambarus clarkii
rodzime raki pokarm dla czapli, kormorana wektor pasożytów np. A. astaci ptaki ryby makrobezkręgowce makrofity związki biogenne drapieżnictwo fitoplankton ptaki makrobezkręgowce, płazy, ryby przejrzystość wody Rodriguez i in., 2005
Główne zmiany przed introdukcją po introdukcji pokrycie dna makrofitami makrobezkręgowce ptaki płazy 95% <3% 31 9 50 26 6 1 Rodriguez i in., 2005
Hybrydazja i introgresja Orconectes rusticus x Orconectes propinquus stopniowa eliminacja genów O. propinquus z populacji Perry i in., 2001; 2002
Pasożyty w inwazji biologicznej
Przenoszenie infekcji transmisja horyzontalna transmisja wertykalna
jednożywicielowy Cykl rozwojowy z żywicielem pośrednim owsik motyliczka
Dunn, 2009
Enemy release hypothesis Utrata naturalnych wrogów większy sukces gatunku inwazyjnego (Torchin et al. 2003) http://parasiteecology.wordpress.com
Enemy release hypothesis Utrata naturalnego wroga: pasożyta, drapieżnika, konkurenta 26 gatunków inwazyjnych (mięczaki, skorupiaki, ryby, ptaki, ssaki, płazy i gady) średnio 16 gatunków pasożytów w rodzimym obszarze średnio 7 gat. pasożytów na skolonizowanych terenach (Torchin et al. 2003)
Enemy release hypothesis Uwolnienie od naturalnych wrogów: pasozytów, drapiezników lub konkurentów 26 NIS: molluscs, crustaceans, fishes, birds, mammals, amphibians, reptiles Comparison between their native and introduced ranges: - on average, only 3 of 16 native parasites in introduced range - an average of 4 parasites from the new area was able to infect the introduced host. (Torchin et al. 2003) http://parasiteecology.wordpress.com
Parasite release hypothesis Inwazyjna forma Melanoides tuberculata in Africa jest wolna od obcych i znanych pasożytów www.newscientist.com (Genner et al. 2008)
Parasite release w zależności od ekosystemu Enemy release = escape - accumulation (Torchin et al 2003)
Parasite release - dlaczego? Efekt rozmiaru próby Presja na osobniki zarażone Małe zagęszczenie żywicieli na początku inwazji (Colautti et al 2004)
Parasite release??? (Colautti et al 2004)
Invader is taking native parasite Dilution effect prevalence of Microphallus sp. in a single population of native Potamopyrgus antipodarum, 2 x > higher than in population co-occuring with invasive snail Lymnea stagnalis but the invasive does not develop infection Kopp and Jokela (2007)
Rodzimy pasożyt infekuje gatunek obcy Ale żywiciel inwazyjny jest mniej narażony na negatywny efekt ze strony pasozyta inwazyjny G. roeselii vs rodzimy G. pulex zainfekowany Polymorphus minutus Bauer et al. 2005
Prewalencja Microphallus sp. w rodzimym Potamopyrgus antipodarum, 2 x > niż w populacji współwystepującej z inwazyjnym gatunkiem ślimaka żywiciel alternatywny Kopp and Jokela (2007)
Pasożyt współintrodukowany z żywicielem
Effect I Zagrożenie dla lokalnej fauny Np. Aphanomyces astaci
Hatcher et al. 20
Efekt II Kontrola populacji gatunków obcych Simberloff i Rejmanek (2011): the introduction of a co-evolved and preferably highly specific natural enemy from the native range of an invasive species
What gifts? Pontogammarus robustoides 3 species Dikerogammarus haemobaphes Dikerogammarus villosus 3 species
Cucumispora dikerogammari Pasożyt wewnątrzkomórkowy Żywiciel typowy: Dikerogammarus villosus (Ovcharenko et al. 2013)
prewalencja Cucumispora dikerogammari PRH zdrowe zainfekowane Wattier et al.. 2007; own data
Proportion infected Jak pasożyt jest przenoszony? zdrowe D. villosus + zainfekowana tkanka (T); jedzenie za sporami (F) lub zdrowa tkanka (U) 0.8 0.7 *** 0.6 0.5 Kanibalizm! 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 ** 41 22 45 T F U D. villosus (Bacela-Spychalska et al. 2012)
prewalencja Prewalencja zależna od zagęszczenia żywiciela r s = 0.76, p = 0.04 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 1 2 3 zagęszczenie D. villosus Pasożyt może regulować liczebność populacji żywiciela (Bacela et al. 2012)
Cumulative survival przeżywalność Wpływ na żywiciela 1.0 0.8 0.6 Uninfected, n = 29 Asymptomatic Infected, n = 31 0.4 0.2 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 Days Symptomatic Infected, n = 30 brak wpływu na płodność (Bącela et al. 2012)
Wpływ na żywiciela aktywność U niezainfekowane I NS zainfekowane bez symptomów I WS zainfekowane z symptomami (Bacela et al. 2013)
PREDATION Wpływ na żywiciela Zespół makrobezkręgowców U niezainfekowane I NS zainfekowane bez symptomów I WS zainfekowane z symptomami (Bacela et al. 2013)
Proportion infected Is the parasite transmitted to other hosts? Experimental infections 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 potential emergent disease??? 41 45 20 20 20 20 T U T U T U D. villosusg. pulexg. roeseli (Bacela-Spychalska et al. 2012)
Wpływ na relacje inwazyjny vs. rodzimy
ekosystem zdegradowany